ハッブル宇宙望遠鏡による20年間隔の観測結果から、木星の氷の衛星ガニメデの大気中に水蒸気が存在することが示唆されました。この発見により、この極寒の衛星は地球外生命体探査において、さらに興味深いターゲットとなりました。
水蒸気の検出は、研究者らが1998年に行われたガニメデの2回の観測と2018年に行われた別の観測を比較した結果、明らかになった。分析の結果、1998年のデータに見つかった食い違いの原因として最も可能性が高いのは、大気中の昇華した水であると結論付けられた。2018年の観測を行ったチームは、その結果を本日Nature Astronomy誌に発表した。
1998年、ハッブル宇宙望遠鏡の撮像分光器（STIS）はガニメデの紫外線画像を2枚撮影しました。この画像には、地球のオーロラに似た帯状の現象がガニメデの大気中に現れており、これはガニメデに永久磁場が存在することを示唆していました。当時ハッブルが行った紫外線観測にはわずかな違いが見られましたが、これは大気中に原子状酸素が存在するためと考えられました。
これらの観測に続き、2018年にはハッブル宇宙望遠鏡によるガニメデの紫外線観測が行われ、大気中の原子状酸素の量を測定し、1998年と2010年の以前のデータと比較することを目指した。しかし、新しいチームはガニメデの大気中に原子状酸素がほとんど存在しないことを発見し、以前の紫外線画像は別のものを示していたことを示唆した。
研究チームは、1998年の2枚の画像におけるガニメデのオーロラの分布からその答えを見つけました。ガニメデでは、1日を通して表面温度が上下します。正午頃になると、表面は水分子を放出できるほど温まる可能性があります。
この研究の筆頭著者であり、スウェーデン王立工科大学（KTH）の惑星天文学者ロレンツ・ロス氏は、ネイチャー誌の最新ブログ記事「Behind the Paper」で、「画像の違いはまさに大気中に水が存在すると予想される場所に見られます。そして、水蒸気はスペクトル信号において原子酸素と同様の効果をもたらします…」と述べている。言い換えれば、原子酸素の不一致と思われたものは、実際には、観測対象としていた大気圏の領域によって、片方の画像には水蒸気が写っていて、もう片方の画像には写っていない可能性もあるのだ。
欧州宇宙機関（ESA）のニュースリリースで、ロス氏は、今後予定されている木星氷衛星探査計画（JUICE）において、今回の発見がガニメデや木星の他の注目すべき氷衛星であるエウロパとカリストの探査に活用される可能性があると付け加えた。実際、エウロパは地下の海から水蒸気が噴出していると考えられており、1997年には探査機がこれらの水蒸気の真下を通過した可能性もある。ガニメデの水蒸気は、宇宙生物学者にとってこれらの惑星をさらに魅力的なものにしている。
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